本技術屬于樁基施工設備領域，具體涉及到一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭。

背景技術：

1、軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。越來越多的高速公路、鐵路建設、港口建設過程中將不可避免的穿過軟土地基地區(qū)，通過水泥土攪拌樁增強地基的強度是一種常見的改善措施。雙向攪拌樁是利用水泥/固化劑作為固化材料，通過特制的攪拌機械和輸漿泵，在地基深處將軟土和固化材料強制攪拌混合，利用固化材料和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學反應，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和較高地基承載力的復合地基。

2、目前，雙向攪拌施工中存在的最大問題是噴射介質(zhì)(水泥漿或者是粉狀物質(zhì))與土層攪拌不均勻，影響樁身整體強度。原因是噴漿口均設置在下部，下鉆攪拌的過程中漿液與土體經(jīng)過多層相互交叉的葉片攪拌，漿液混合相對比較完全；但是當提鉆時，漿液仍位于鉆頭下部，雖然有一層或者兩層的葉片攪拌，但是仍然導致提鉆噴出的漿液出現(xiàn)填縫聚集等現(xiàn)象，硬化后導致樁身強度不均勻，甚至出現(xiàn)樁中心強度遠高于樁邊緣強度。

3、基于此，本實用新型對現(xiàn)有攪拌樁鉆頭進行根本上的改進設計是十分必要的，否則勢必會限制雙向攪拌工藝的適用性?；诖?，本實用新型提出了一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提出了一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，克服了現(xiàn)有技術的不足。通過設置上下兩個噴漿口，下鉆僅下部噴漿口工作，提鉆僅上部噴漿口工作，施工過程中保證了固化材料和土的混合均勻性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

3、一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，包括內(nèi)芯軸、外框架、密封套、外攪拌葉片、內(nèi)攪拌葉片、鉆尖、上噴漿口、下噴漿口；所述內(nèi)芯軸與內(nèi)鉆桿通過法蘭連接，內(nèi)攪拌葉片焊接在內(nèi)芯軸上，外攪拌葉片焊接在外框架上，外攪拌葉片與內(nèi)攪拌葉片交替分布，外框架上部通過外攪拌葉片與外鉆桿連接，外框架下部通過耐磨套與內(nèi)芯軸接觸連接，最下層外攪拌葉片上設置有鉆齒，內(nèi)芯軸的下端與鉆尖焊接連接。

4、優(yōu)選地，上噴漿口和下噴漿口若在同一根漿液通道上設置時，上噴漿口和下噴漿口的切換通過轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)，轉(zhuǎn)換裝置通過外力改變上噴漿口和下噴漿口的開合狀態(tài)；上噴漿口和下噴漿口若在不同根漿液通道上設置時，上噴漿口和下噴漿口的切換通過轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)，轉(zhuǎn)換裝置通過外力切換不同漿液通道與上噴漿口和下噴漿口的連接；轉(zhuǎn)換裝置所受的外力包括人工操作，鉆桿不同方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置連接的外部結(jié)構(gòu)受力傳遞給轉(zhuǎn)換裝置。

5、優(yōu)選地，內(nèi)攪拌葉片與水平面內(nèi)第一、四象限夾角為10°~50°，外攪拌葉片與水平面內(nèi)第二、三象限夾角為10°~50°；內(nèi)攪拌葉片在豎直面上的投影高度為a，外攪拌葉片在豎直面上的投影高度為b，內(nèi)鉆桿葉片與外鉆桿葉片的距離為a和b之間最大值的0.5-2.0倍。

6、優(yōu)選地，內(nèi)攪拌葉片的自由端與外框架之間的最短距離為內(nèi)攪拌葉片長度的0.025-0.25倍；外攪拌葉片的自由端與內(nèi)芯軸之間的最短距離為外攪拌葉片長度的0.025-0.25倍。

7、優(yōu)選地，外框架由兩個長方體板狀結(jié)構(gòu)焊接而成，兩塊長方體板狀結(jié)構(gòu)之間的夾角為30°~150°。

8、優(yōu)選地，外框架的個數(shù)為兩個或三個，外框架均勻分布。

9、優(yōu)選地，密封套固定在外鉆桿上，密封套與內(nèi)鉆桿緊密接觸。

10、優(yōu)選地，上噴漿口設置在最上層內(nèi)攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在內(nèi)攪拌葉片背土側(cè)，下噴漿口設置在最下層外攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在最下層外攪拌葉片背土側(cè)。

11、本實用新型所帶來的有益技術效果：

12、（1）通過設置上下兩個噴漿口，下鉆僅下部噴漿口工作，提鉆僅上部噴漿口工作，噴射出來的漿液能經(jīng)過多層葉片攪拌，施工過程中保證了固化材料和土的混合均勻性。（2）外鉆桿前置攪拌鉆進說的是最下端破土的一層葉片即最下層外攪拌葉片是直接和外框架相連，通過外鉆桿的驅(qū)動轉(zhuǎn)動外攪拌葉片轉(zhuǎn)動、破土，這樣的好處是外鉆桿采用相對較低的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)小轉(zhuǎn)速大扭矩，進而達到更好的鉆進效果，同時內(nèi)鉆桿快速旋轉(zhuǎn)，攪拌的均勻性進一步保證。（3）上、下噴漿口均設置在葉片背土側(cè)，例如，當內(nèi)鉆桿順時針轉(zhuǎn)動時，內(nèi)攪拌葉片呈斜角，破土時葉片的上側(cè)面與土體直接接觸屬于迎土面，反之另一側(cè)屬于背土面，土體被迎土面抬升，導致葉片背土面位置形成空腔，注漿口設置在背土面也是方便漿液直接填充空腔，而不會直接被擠壓到其他位置。（4）攪拌葉片與水平面之間的夾角是為了在保證一定的切削土體，抬升土體形成空腔而利于漿液填充，另外是為了確保葉片在攪拌過程中所受的阻力較小。（5）葉片的自由端與軸之間的距離設置，以及兩層葉片之間的距離設置均是為了最優(yōu)的切削距離，確保土體能夠被攪拌的更加均勻。（6）外框架設置成“v”型夾角的形式，一是為了確保下鉆、提鉆旋轉(zhuǎn)方向相反的過程中外框架均能夠形成破土狀態(tài)，而是外框架是直接與原位土體接觸的部位，“v”型結(jié)構(gòu)降低了外框架與原位土體之間的直接接觸，降低了摩阻力。

技術特征：

1.一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于：包括內(nèi)芯軸、外框架、密封套、外攪拌葉片、內(nèi)攪拌葉片、鉆尖、上噴漿口、下噴漿口；所述內(nèi)芯軸與內(nèi)鉆桿通過法蘭連接，內(nèi)攪拌葉片焊接在內(nèi)芯軸上，外攪拌葉片焊接在外框架上，外攪拌葉片與內(nèi)攪拌葉片交替分布，外框架上部通過外攪拌葉片與外鉆桿連接，外框架下部通過耐磨套與內(nèi)芯軸接觸連接，最下層外攪拌葉片上設置有鉆齒，內(nèi)芯軸的下端與鉆尖焊接連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，上噴漿口和下噴漿口若在同一根漿液通道上設置時，上噴漿口和下噴漿口的切換通過轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)，轉(zhuǎn)換裝置通過外力改變上噴漿口和下噴漿口的開合狀態(tài)；上噴漿口和下噴漿口若在不同根漿液通道上設置時，上噴漿口和下噴漿口的切換通過轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)，轉(zhuǎn)換裝置通過外力切換不同漿液通道與上噴漿口和下噴漿口的連接；轉(zhuǎn)換裝置所受的外力包括人工操作，鉆桿不同方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置連接的外部結(jié)構(gòu)受力傳遞給轉(zhuǎn)換裝置。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，內(nèi)攪拌葉片與水平面內(nèi)第一、四象限夾角為10°~50°，外攪拌葉片與水平面內(nèi)第二、三象限夾角為10°~50°；內(nèi)攪拌葉片在豎直面上的投影高度為a，外攪拌葉片在豎直面上的投影高度為b，內(nèi)鉆桿葉片與外鉆桿葉片的距離為a和b之間最大值的0.5-2.0倍。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，內(nèi)攪拌葉片的自由端與外框架之間的最短距離為內(nèi)攪拌葉片長度的0.025-0.25倍；外攪拌葉片的自由端與內(nèi)芯軸之間的最短距離為外攪拌葉片長度的0.025-0.25倍。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，外框架由兩個長方體板狀結(jié)構(gòu)焊接而成，兩塊長方體板狀結(jié)構(gòu)之間的夾角為30°~150°。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，外框架的個數(shù)為兩個或三個，外框架均勻分布。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，密封套固定在外鉆桿上，密封套與內(nèi)鉆桿緊密接觸。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，其特征在于，上噴漿口設置在最上層內(nèi)攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在內(nèi)攪拌葉片背土側(cè)，下噴漿口設置在最下層外攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在最下層外攪拌葉片背土側(cè)。

技術總結(jié)
本技術公開了一種外鉆桿前置攪拌鉆進的雙向攪拌鉆頭，屬于樁基施工設備領域，包括內(nèi)芯軸、外框架、密封套、外攪拌葉片、內(nèi)攪拌葉片、鉆尖、上噴漿口、下噴漿口；外攪拌葉片與內(nèi)攪拌葉片交替分布，上噴漿口設置在最上層內(nèi)攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在內(nèi)攪拌葉片背土側(cè)，下噴漿口設置在最下層外攪拌葉片與內(nèi)芯軸交接處且在最下層外攪拌葉片背土側(cè)，最下層外攪拌葉片上設置有鉆齒，內(nèi)芯軸的下端與鉆尖焊接連接。本技術通過設置上下兩個噴漿口，下鉆僅下部噴漿口工作，提鉆僅上部噴漿口工作，施工過程中保證了固化材料和土的混合均勻性。

技術研發(fā)人員：宋偉杰,朱慶凱,李建平,馮振桐,劉光磊,武思宇
受保護的技術使用者：北京中巖大地科技股份有限公司
技術研發(fā)日：20240611
技術公布日：2024/12/19